《有機-礦物地聚合物的增韌結構形成機理與調控研究》是依託武漢理工大學，由陳瀟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：有機-礦物地聚合物的增韌結構形成機理與調控研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳瀟
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為新型綠色膠凝材料，礦物地聚合物具有高強、穩定、耐久等技術優點，但也存在脆性大、韌性差等問題。有機聚合物能顯著改善礦物地聚合物的彎曲韌性（更顯著於有機聚合物對普通矽酸鹽水泥的增韌效果），然而其增韌機理及調控機制尚不明確，制約了礦物地聚合物增韌關鍵技術的發展。本項目以有機-礦物地聚合物其增韌結構與調控機制為主要研究對象，通過化學官能團（有機低分子化合物引入）與礦物地聚合物中活性基團的成鍵作用研究，揭示分子尺度增韌結構的形成機理；通過研究礦物地聚合物中有機聚合物膜的微觀型貌與分布、有機-無機界面黏結結構的組成，獲得亞微觀尺度增韌結構特徵，構建多尺度結構模型；通過研究不同調控因素對有機-礦物地聚合物增韌結構及彎曲韌性的作用規律，明晰調控因素-增韌結構-力學性能三者間的內在聯繫。本研究可作為高韌性礦物地聚合物開發的理論基礎，對其在延性、韌性有更高、更嚴格要求的現代混凝土工程中套用具有重要意義.
結題摘要
礦物地聚合物具有高強、穩定、耐久等技術優點，但也存在脆性大、韌性差等問題。有機聚合物能顯著改善礦物地聚合物的彎曲韌性，然而其增韌機理及調控機制尚不明確。本項目按照研究計畫，開展了有機低分子化合物對地聚合物物理力學性能的影響研究，明確了不同化學官能團對礦渣基地聚合物物理力學性能的影響規律，比選出對地質聚合物凝結時間影響較小、增韌效果顯著的官能團類型。開展了有機-礦物地聚合物力學性能的影響因素及調控研究，探明了聚合物種類、摻量、鹼激發劑量種類、模數、鹼當量、養護制度與溫度等因素對有機-礦物地聚合物抗折、抗壓、折壓比以及彎曲韌性等力學性能的影響規律，獲得了有機-礦物地聚合物力學性能的調控手段。開展了有機-礦物地聚合物增韌結構的分尺度研究與調控。利用FTIR、29Si NMR等測試手段發現，在分子尺度，PAAS、PEG等有機聚合物摻入後在1180 cm-1波數附近出現C-O-Si鍵的吸收峰，表明摻入的有機聚合物參與鋁矽酸鹽三維網路結構的形成；有機聚合物的摻入影響礦渣基地聚合物中29Si核周圍的化學環境，使得[SiO4]的聚合度降低；在亞微觀尺度，利用MIP、SEM等測試手段發現，有機聚合物主要通過填充地聚合物孔隙與裂縫使其緻密化，以及形成有機聚合物與地聚合物相互穿插的三維網路結構，在亞微觀尺度對地聚合物進行增韌。從而多尺度揭示了有機-礦物地聚合物的增韌結構形成機理，明晰了各類影響因素對有機-礦物地聚合物增韌結構的作用規律，建立了組成-結構-性能之間的相互關係。項目資助在國內外重要學術期刊或學術會議上發表相關學術論文9篇（其中被SCI收錄3篇，EI收錄3篇，中文核心期刊3篇），申請國家發明專利2項，參與國內外學術交流3次，培養碩士生3名（其中1名畢業，2名在讀），聯合培養博士生1名（已畢業）。項目圓滿完成了任務書既定的任務與目標，研究成果符合預期要求，經費使用合理，符合預算要求。
